TW201811550A - 聚烯烴被覆鋼管之製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明課題是提供一種不設置熔融聚烯烴擠出機構及被覆樹脂層冷卻機構等,而更低價來製造具有優良防蝕性能之聚烯烴被覆鋼管的方法。 本發明提供一種製造方法,其為聚烯烴被覆鋼管之製造方法,上述製造方法包含下述步驟:環氧底塗層形成步驟,係在鋼管的外面形成環氧底塗層;及聚烯烴被覆層形成步驟,係對上述鋼管的外面側,螺旋狀地捲繞聚烯烴帶狀物以形成不相同的段,藉此來形成聚烯烴被覆層:其中,上述聚烯烴帶狀物具有聚烯烴層及第1聚烯烴接著層;且,在上述聚烯烴被覆層形成步驟中,是對向於上述鋼管的外側面,捲繞第1聚烯烴接著層,使得第1聚烯烴接著層的至少一部分與上述鋼管的外側面接觸;在上述聚烯烴被覆層形成步驟中,已被捲繞至鋼管的聚烯烴帶狀物是依次藉由圓筒軋輥及多段圓筒軋輥被壓接;以及,上述多段圓筒軋輥是具有2或此以上具直徑各不相同之輥部的軋輥,且上述各輥部,分別壓接已被捲繞之段不相同的聚烯烴帶狀物。
Description
發明領域 本發明是有關於一種聚烯烴被覆鋼管之製造方法。詳細地說,本發明是有關於一種聚烯烴被覆鋼管之製造方法,其在鋼管的外面側形成有環氧底塗層及聚烯烴被覆層。
發明背景 通常鋼材不講求對周圍環境的防蝕手段,要是暴露在大氣中、地中、海水中,則會腐蝕。因此,在石油、氣體、上下水道、電線電纜等各種配管,進一步在鋼管樁、鋼板樁等的鋼管,以及鋼管樁、鋼板樁等土木用建材來說,可使用經以聚乙烯類及/或聚丙烯類等被覆了鋼材外面而成的聚烯烴被覆鋼材。這樣的聚烯烴被覆鋼材逐漸變得被使用在高溫接水環境、極低溫環境、含有源於自然之礦油的含油土壤等之類的,國內外各種各樣的環境下。
作為聚烯烴被覆鋼管之製造方法的1例,可舉T字模(T-die)法。此T字模法是一種被覆方法,其一邊旋轉預熱過的鋼管一邊往管軸方向(管長方向)輸送,然後使用螺桿式擠出機及T字模把被熔融的聚烯烴擠出為帶狀,並把帶狀聚烯烴對該被旋轉輸送的預熱鋼管螺旋狀地捲繞而去。藉由該T字模法能夠製造具有優良防蝕性能的被覆鋼管。
另一方面,在這樣的T字模法來說,因為是使用T字模把熔融聚烯烴擠出為帶狀並螺旋狀地捲繞而去的方法,因此捲繞了熔融聚烯烴之後,為了防範由熔融聚烯烴所形成的被覆樹脂層變形或磨損,須急速地冷卻被覆樹脂層。因此,在這樣的T字模法來說,須設置急速地冷卻被覆樹脂層的冷卻機構。作為冷卻機構,例如可舉記載於日本特開平6-143417號公報(專利文獻1)般之,從已被配置於圓周方向的噴嘴噴出水流,藉此進行冷卻的方法等。惟,因為對熔融聚烯烴樹脂層噴出水流,會有在被覆樹脂層的表面形成不規則的凹凸花紋,而在外觀上成為問題的情況。又,在先前的T字模法來說,當把熔融聚烯烴被覆樹脂層重疊來螺旋狀地捲繞時,會有在重疊的部分形成空氣層的不良。進一步,在這樣的T字模法來說,由於變得需要樹脂熔融機構及冷卻機構等,因此有鋼管被覆設備費用變得高價這樣的問題。
作為聚烯烴被覆鋼管之製造方法其它的1例,可舉捲繞聚烯烴膠帶代替熔融聚烯烴來進行被覆的方法。捲繞聚烯烴膠帶來進行被覆的方法,有鋼管被覆設備費用比上述T字模法便宜這樣的優點。例如,在日本特開昭61-040925號公報(專利文獻2),記載關於一種防蝕被覆鋼管樁,其特徵在於:其係在鋼管樁的周面,把具有接著劑層的熱伸縮性聚烯烴膠帶,將其側邊部疊合一部分地螺旋狀地捲繞而成,且在前述鋼管樁與前述膠帶之間,及前述膠帶的疊合部是藉由前述接著劑層而被熱接合;其中,該接著劑層由具有接著性官能基的加熱接著性聚烯烴構成。另一方面,在這樣的被覆方法來說,被捲繞的膠帶未充分地對鋼管被壓接,有產生膠帶的浮起之虞。此狀況時,由於腐蝕從膠帶產生了浮起的部分進行,而有防蝕性能變差的不良。進一步,在上述伸縮性聚烯烴膠帶來說,為了使其之伸縮性表現,而混入有丁基橡膠等橡膠成分,而有耐熱性及耐候性變差的不良。 先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1:日本特開平6-143417號公報 專利文獻2:日本特開昭61-040925號公報
發明概要 發明欲解決之課題 本發明是解決上述先前的課題,其目的在於提供一種方法,該方法不設置在T字模法所必需之,聚烯烴熔融機構、熔融聚烯烴擠出機構及被覆樹脂層冷卻機構等,且更低價來製造具有優良防蝕性能之聚烯烴被覆鋼管。 用以解決課題之手段
為了解決上述課題,本發明提供下述態樣。 [1]一種製造方法,其係聚烯烴被覆鋼管之製造方法,上述製造方法包含下述步驟: 環氧底塗層形成步驟,係係在鋼管的外面形成環氧底塗層;及 聚烯烴被覆層形成步驟,係對上述鋼管的外面側,螺旋狀地捲繞聚烯烴帶狀物以形成不相同的段,藉此來形成聚烯烴被覆層;其中, 上述聚烯烴帶狀物具有聚烯烴層及第1聚烯烴接著層,以及在上述聚烯烴被覆層形成步驟中,對向於上述鋼管的外側面,捲繞第1聚烯烴接著層使得第1聚烯烴接著層的至少一部分與上述鋼管的外側面接觸; 在上述聚烯烴被覆層形成步驟中,捲繞在鋼管的聚烯烴帶狀物,是依次藉由圓筒軋輥及多段圓筒軋輥被壓接;及 上述多段圓筒軋輥是具有2或此以上具直徑各不相同之輥部的軋輥,上述各輥部分別壓接已被捲繞之段不相同的聚烯烴帶狀物。 [2]一種製造方法,其在上述環氧底塗層形成步驟及聚烯烴被覆層形成步驟之間,進一步包含: 聚烯烴接著層形成步驟,係在所獲得之環氧底塗層之上,塗裝聚烯烴接著劑組成物而形成第2聚烯烴接著層;其中, 在上述聚烯烴被覆層形成步驟中,對向於上述被形成在鋼管之外側面的第2聚烯烴接著層,捲繞第1聚烯烴接著層使得第1聚烯烴接著層的至少一部分與上述第2聚烯烴接著層接觸。 [3]一種製造方法,其中上述多段圓筒軋輥所具有之2或此以上的輥部,其等是全部被配置在相同軸。 [4]一種製造方法,其中上述聚烯烴層具有0.2至4.0mm的厚度。 [5]一種製造方法,其中上述多段圓筒軋輥所具有之2或此以上之輥部,其等之直徑的差分別為0.2至8.0mm。 [6]一種製造方法,其中上述第1聚烯烴接著層包含改質聚烯烴樹脂;該改質聚烯烴樹脂是乙烯與下述單體的共聚物,前述單體係選自於由具有不飽和雙鍵的羧酸、具有不飽和雙鍵的羧酸的酐、(甲基)丙烯酸烷基酯及乙酸乙烯酯構成的群組之1種或此以上的單體的共聚物。 [7]一種製造方法,其中上述環氧底塗層是塗裝環氧底塗組成物所形成的層;該環氧底塗組成物包含黏結劑環氧樹脂及硬化劑。 [8]一種製造方法,其中在上述聚烯烴被覆層形成步驟中,在上述對鋼管的外面側捲繞聚烯烴帶狀物之際,上述聚烯烴帶狀物受到加熱。 [9]一種製造方法,其中上述聚烯烴帶狀物的捲繞是在鋼管已被加熱到50至200℃的狀態下進行。 [10]一種製造方法,其中上述聚烯烴帶狀物包含著色劑。 發明效果
藉由使用本發明之製造方法,不設置以T字模法所必需之聚烯烴熔融機構及熔融聚烯烴擠出機構,還有被覆樹脂層冷卻機構等,即可製造出具有優良防蝕性能的聚烯烴被覆鋼管。本發明之製造方法有著下述優點:能夠不伴隨高價鋼管被覆設備費用,而以良好生產率來製造具有良好防蝕性能的聚烯烴被覆鋼管。
用以實施發明之形態 本發明關於一種製造方法,其係聚烯烴被覆鋼管之製造方法,包含下述步驟: 環氧底塗層形成步驟,係在鋼管的外面形成環氧底塗層;及 聚烯烴被覆層形成步驟,係對上述鋼管的外面側,螺旋狀地捲繞聚烯烴帶狀物以形成不相同的段,藉此來形成聚烯烴被覆層;其中 上述聚烯烴帶狀物具有聚烯烴層及第1聚烯烴接著層,以及在上述聚烯烴被覆層形成步驟中,對向於上述鋼管的外側面,捲繞第1聚烯烴接著層使得第1聚烯烴接著層的至少一部分與上述鋼管的外側面接觸; 在上述聚烯烴被覆層形成步驟中,捲繞在鋼管的聚烯烴帶狀物,依次藉由圓筒軋輥及多段圓筒軋輥被壓接;及 上述多段圓筒軋輥是具有2或此以上具直徑各不相同之輥部的軋輥,上述各輥部分別是壓接被捲繞之段不相同的聚烯烴帶狀物。以下,針對各步驟中的程序及可使用在各步驟的材料等進行說明。
鋼管 本發明關於利用聚烯烴來被覆鋼管的外面的方法。鋼管是以鋼材所構成。作為鋼材,例如可舉:冷軋鋼板、熱軋鋼板、厚板鋼板、延性鑄鐵等。亦可使用:在該等鋼材的表面積層有:不鏽鋼或鈦、鋁、鎳、銅、鋅等金屬或者該等之合金而成的包覆鋼材(clad steel),或熔射了鋅、鋁、鋅-鋁合金或鋁-鎂合金而成的熔射(flame spray)處理鋼材等。又,亦可使用在鋼材的表面施用有鍍覆處理的鍍覆鋼材等。作為鋼管可舉:藉由上述鋼材所構成之,電縫管、螺旋鋼管、UOE鋼管、鍍覆鋼管、延性鑄鐵管等。通常鋼材較佳為施行噴擊處理或脫脂/酸洗淨處理等除鏽處理而使用。
在形成環氧底塗層之前,鋼管較佳為進行鉻酸鹽處理或磷酸鹽處理作為基底處理。這是因為藉由進行該等處理,可獲得更優良的防蝕性。亦可進行上述熔射處理等表面處理代替該等基底處理。當進行熔射處理時,更佳為先於事前進行好前處理(例如,珠粒噴擊處理、噴砂處理等)。
環氧底塗層形成步驟 環氧底塗層形成步驟是在鋼管的外面,形成環氧底塗層的步驟。環氧底塗層,例如能夠使用包含黏結劑環氧樹脂及硬化劑的粉體環氧底塗組成物或溶劑環氧底塗組成物而形成。
黏結劑環氧樹脂 作為黏結劑環氧樹脂,可舉:雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、鄰甲酚酚醛清漆型環氧樹脂等環氧樹脂。該等環氧樹脂之中可單獨使用1種,亦可併用2種或此以上。
作為雙酚A型環氧樹脂,較佳為環氧當量為400至2,200g/eq之範圍者。作為雙酚A型環氧樹脂,亦可使用市售者。作為市售之雙酚A型環氧樹脂,具體可舉例如:新日鐵住金化學公司製之Epotohto系列(例如,Epotohto YD-014、Epotohto YD-017、Epotohto YD-904H、Epotohto YD-907等)、三菱化學公司製之jER系列(例如,jER1003F、jER1004F、jER1005F等)、DIC公司製之EPICLON系列(例如,EPICLON840、EPICLON850等)等。該等可單獨使用,亦可併用2種或此以上。
作為雙酚F型環氧樹脂,較佳為環氧當量為800至2,500g/eq之範圍者。作為雙酚F型環氧樹脂,亦可使用市售者。作為市售之雙酚F型環氧樹脂,具體可舉例如:新日鐵住金化學公司製之Epotohto系列(例如,Epotohto YDF-2004H、Epotohto YDF-2005RL等)、三菱化學公司製之jER系列(例如,jER4005P、jER4007P等)等。該等可單獨使用,亦可併用2種或此以上。
作為鄰甲酚酚醛清漆型環氧樹脂,較佳為環氧當量為195至220g/eq之範圍者。鄰甲酚酚醛清漆型環氧樹脂亦可使用市售者。作為市售之鄰甲酚酚醛清漆型環氧樹脂的具體例,例如,可舉:新日鐵住金化學公司製之Epotohto系列(例如,Epotohto YDCN-701、Epotohto YDCN-703、Epotohto YDCN-704等)等。該等可單獨使用,亦可併用2種或此以上。
作為黏結劑環氧樹脂,在上述環氧樹脂外,亦可使用於末端具有多個丙烯酸酯基的環氧丙烯酸酯樹脂。作為於末端具有多個丙烯酸酯基的環氧丙烯酸酯樹脂,例如,可舉在上述環氧樹脂具有的末端環氧基,導入了丙烯酸酯基而成的樹脂。上述環氧丙烯酸酯樹脂所具有之丙烯酸酯基,其數量較佳為2個。又,上述環氧丙烯酸酯樹脂的雙鍵當量較佳為300至700,更佳為400至600。
環氧丙烯酸酯樹脂亦可使用市售者。作為市售之環氧丙烯酸酯樹脂的具體例,例如,可舉:Ripoxy VR-60及Ripoxy VR-90(昭和電工公司製)等。該等可單獨使用,亦可併用2種或此以上。
當環氧底塗組成物為粉體環氧底塗組成物時,黏結劑環氧樹脂更佳為選自上述環氧樹脂之1種或此以上,並且上述環氧樹脂的軟化點為60至120℃的範圍內。
當環氧底塗組成物為溶劑環氧底塗組成物時,黏結劑環氧樹脂較佳為包含選自上述環氧樹脂之1種或此以上,與上述環氧丙烯酸酯樹脂。在黏結劑環氧樹脂包含上述環氧丙烯酸酯樹脂時,作為上述環氧樹脂:環氧丙烯酸酯樹脂的質量比,更佳為1:0.25至1:0.5的範圍內。
硬化劑 作為硬化劑,可舉:酚性硬化劑、胺硬化劑、硫醇硬化劑、酸酐硬化劑等。該等硬化劑之中可單獨使用1種,亦可併用2種或此以上。
作為酚性硬化劑,例如可舉:下述通式(A)(式中m為1至4)所示之酚性硬化劑。
[化1]
式中,m表示1至4的整數。作為上述通式(A)所示之化合物未被特别限定,例如,可舉藉由雙酚A型環氧樹脂與雙酚A的反應所獲得者等。上述硬化劑之酚性羥基當量較佳為200至800g/eq。
作為上述酚性硬化劑亦可使用市售者。具體來說,例如,可舉:jER cure 171N(酚性羥基當量200至286g/eq,軟化點約80℃,三菱化學公司製)、jER cure 170(酚性羥基當量286至400g/eq,軟化點約90℃,三菱化學公司製)等。該等可單獨使用,亦可併用2種或此以上。
作為胺硬化劑,例如可舉:脂肪族聚胺(例如:乙二胺、N-羥基乙基乙二胺、四亞甲二胺、六亞甲二胺、二伸乙基三胺等);脂環族聚胺(例如,4,4’-二胺基二環己基甲烷、1,4-二胺基環己烷、異佛爾酮二胺等);具有芳香環的脂肪族聚胺(例如,二甲苯二胺、四甲基二甲苯二胺等);芳香族聚胺(例如,4,4’-二胺基二苯基甲烷、甲苯二胺、聯苯胺、苯二胺等);及,藉由上述聚胺與聚合脂肪酸的反應所獲得之聚醯胺胺;等。作為胺硬化劑亦可使用市售者。作為市售之胺硬化劑,例如,可舉:三菱化學公司製之jER cure 系列、AIR PRODUCTS公司製之Sunmide系列(各種胺加成物、聚醯胺胺樹脂等)、T&K TOKA公司製之TOHMIDE系列(各種聚醯胺胺)等。
作為酸酐硬化劑,例如,可舉:脂環式酸酐化合物、芳香族酸酐化合物等。作為酸酐硬化劑亦可使用市售者。作為市售之酸酐硬化劑,例如,可舉:新日本理化公司製之RIKACID等。
作為硫醇硬化劑,例如,可舉聚硫醇化合物等。作為硫醇硬化劑亦可使用市售者。作為市售之硫醇硬化劑,例如,可舉:昭和電工公司製Karenz MT系列、三菱化學公司製之jER cure系列等。
上述硬化劑可單獨使用1種,亦可併用2種或此以上。硬化劑的量能夠因應使用的黏結劑環氧樹脂及硬化劑的種類而任意地選擇。例如,相對於1當量黏結劑環氧樹脂的環氧基,硬化劑的反應基(活性氫當量)較佳以成為0.5至2.0當量的量使用,更佳為以成為0.8至1.5當量的量使用。
在上述硬化劑之外,亦可使用硬化促進劑。作為硬化促進劑,例如,可舉:咪唑啉系硬化促進劑等。作為咪唑啉系硬化促進劑,未被特别限定,亦可使用市售者。作為市售之咪唑啉系硬化劑的具體例,例如,可舉:2PZL(2-苯基咪唑啉,四國化成工業公司製)、2E・4MZL(2-乙基-4-甲基咪唑啉,四國化成工業公司製)等。該等可單獨使用1種,亦可併用2種或此以上。當使用硬化促進劑時,相對於上述硬化劑的量,較佳為以0.1至10.0質量%的範圍內使用。
當環氧底塗組成物為粉體環氧底塗組成物時,作為硬化劑,較佳使用酚性硬化劑,更佳為併用咪唑啉系硬化促進劑。
當環氧底塗組成物為溶劑環氧底塗組成物時,作為硬化劑,較佳為使用胺硬化劑、硫醇硬化劑及酸酐硬化劑之中1種或此以上。
環氧底塗組成物亦可包含因應需要的其它成分。作為其它成分,例如,可添加:無機填料、防蝕顏料、著色顏料、體質顏料(extender pigment)、染料、流平劑、造膜助劑、增黏劑、抗氧化劑、光穩定劑、紫外線吸收劑等在該領域公知的其它成分。上述環氧底塗組成物亦可含有,上述黏結劑環氧樹脂及硬化劑以外的其它樹脂成分。作為其它的樹脂成分,例如可舉:丙烯酸樹脂、胺基甲酸酯樹脂、烯烴樹脂、醇酸樹脂、苯氧基樹脂(phenoxy resin)、石油樹脂等。
當環氧底塗組成物為粉體環氧底塗組成物時,能夠藉由通常可在粉體塗料領域使用的調製方法而進行調製。所獲得之粉體環氧底塗組成物,能夠使用靜電塗裝法、流動浸漬法等一般可在粉體塗料領域使用的塗裝方法來塗裝。又,亦可將粉體塗料的被塗物,即鋼管預先加熱再進行塗裝。當進行預先加熱時,例如,能夠在90至250℃下加熱1至20分鐘。
當環氧底塗組成物為溶劑環氧底塗組成物時,能夠藉由通常可在溶劑塗料領域使用的調製方法而進行調製。作為可在溶劑環氧底塗組成物的調製中使用的溶劑(有機溶媒),例如,可舉:烴類(例如,二甲苯或甲苯)、醇類(例如,甲醇、正丁醇、異丙醇、2-乙基己醇、乙二醇、丙二醇)、醚類(例如,乙二醇單***、乙二醇單丁醚、乙二醇單己醚、丙二醇單***、3-甲基-3-甲氧基丁醇、二乙二醇單***、二乙二醇單丁醚)、酮類(例如,甲基異丁基酮、環己酮、異佛爾酮、乙醯丙酮)、酯類(例如,乙二醇單***乙酸酯、乙二醇單丁醚乙酸酯)或該等的混合物等。
溶劑環氧底塗組成物,能夠使用刷子、軋輥、無空氣噴塗、空氣噴塗等,一般可使用在溶劑塗料領域的塗裝方法來進行塗裝。
在環氧底塗組成物的塗裝後,較佳為把已被塗裝的鋼管予以加熱,並使環氧底塗組成物硬化。加熱溫度能夠取決於環氧底塗組成物中所含的成分及塗料形態,及進行被覆之鋼管的種類及大小等而適宜選擇。例如,當使用粉體環氧底塗組成物時,較佳為在100至250℃下加熱1至20分鐘;當使用溶劑環氧底塗組成物時,較佳為在80至150℃下加熱1至20分鐘。
如此進行所形成之環氧底塗層,膜厚較佳為10至500μm。因膜厚為上述範圍,有可獲得充分的防蝕性及耐衝撃性的優點。
聚烯烴接著層形成步驟 在本發明之製造方法中,因應需要,在環氧底塗層形成步驟及聚烯烴被覆層形成步驟之間,可進一步包含聚烯烴接著劑層形成步驟。當包含聚烯烴接著劑層形成步驟時,在其後的聚烯烴被覆層形成步驟中,是成為:對向於已被形成在鋼管外側面的第2聚烯烴接著層,捲繞1聚烯烴接著層使得第1聚烯烴接著層的至少一部分與前述第2聚烯烴接著層接觸。該聚烯烴接著層形成步驟,是在上述環氧底塗層形成步驟所獲得之環氧底塗層之上,塗裝聚烯烴接著劑組成物而形成聚烯烴接著層的步驟。聚烯烴接著劑組成物更佳包含改質聚烯烴樹脂。
作為改質聚烯烴樹脂,可舉:乙烯,與選自於由具有不飽和雙鍵的羧酸、具有不飽和雙鍵的羧酸的酐、(甲基)丙烯酸烷基酯及乙酸乙烯酯構成的群組之1種或此以上的單體的共聚物。 作為具有不飽和雙鍵的羧酸,可舉:丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸、延胡索酸、伊康酸等。 作為具有不飽和雙鍵的羧酸的酐,可舉:上述羧酸的酐,例如,丙烯酸酐、甲基丙烯酸酐、馬來酸酐、伊康酸酐、降莰烯-2,3-二羧酸酐(norbornene-2,3-dicarboxylic anhydride)等。 作為(甲基)丙烯酸烷基酯,例如,可舉:丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯等(甲基)丙烯酸的碳數1至6的烷基酯。 作為可使用在共聚物的調製的上述單體,更佳為使用選自於由:丙烯酸、甲基丙烯酸、延胡索酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸酐、馬來酸酐構成的群組之1種或此以上。再者,在本說明書中,(甲基)丙烯酸表示丙烯酸或甲基丙烯酸。
藉由使用乙烯與上述單體的共聚物,即改質聚烯烴樹脂作為於聚烯烴接著劑組成物所含之樹脂成分,能夠良好地接著上述環氧底塗層及聚烯烴層。例如,藉由使用含有羧酸基的單體作為上述單體,羧酸基會被導入至改質聚烯烴樹脂。因改質聚烯烴樹脂具有羧酸基,而能夠賦予和環氧底塗層的接著性提升效果;該接著性提升效果是基於羧酸基與環氧底塗層的環氧基產生相互作用。此狀況時,改質聚烯烴樹脂具有的烯烴骨架,會發揮因結構與聚烯烴層相似所致的相容性,而產生與聚烯烴層的接著性提升效果。又,當於上述單體含有(甲基)丙烯酸烷基酯時,能夠對改質聚烯烴樹脂賦予可撓性。
作為上述共聚物的具體例,例如,可舉:酸酐改質聚烯烴樹脂(例如,馬來酸酐改質聚烯烴樹脂)、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-甲基丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物及該等三元聚合物等。
作為改質聚烯烴樹脂亦可使用市售品。作為市售之改質聚烯烴樹脂,例如,住友精化公司製之Flothene F0146(乙烯-馬來酸酐的共聚物)、Flothene F0A523、F0A106及Q0A208(乙烯-丙烯酸乙酯的共聚物)、日本聚乙烯公司製之Rexpearl ET系列(乙烯、馬來酸酐及丙烯酸甲酯的共聚物)、Rexpearl EAA系列(乙烯-丙烯酸的共聚物)、Rexpearl EEA系列(乙烯-丙烯酸乙酯的共聚物)、Rexpearl EMA系列(乙烯-丙烯酸甲酯的共聚物)、Novatec EVA系列(乙烯-乙酸乙烯酯的共聚物)、三井化學公司製之Admer系列(乙烯-馬來酸酐的共聚物)等。
作為聚烯烴接著劑組成物,例如,可舉:粉體型接著劑組成物、溶劑型接著劑組成物等。 溶劑型聚烯烴接著劑組成物能夠藉由使用通常可使用的機構,在溶劑中混合上述改質聚烯烴樹脂之中1種或此以上的樹脂,還有因應需要的其它成分而調製。作為可使用在溶劑型聚烯烴接著劑的調製中的溶劑(有機溶媒),能夠使用在上述溶劑環氧底塗組成物的調製中列舉出的有機溶媒等。
粉體型聚烯烴接著劑組成物能夠藉由下述而調製:混合上述改質聚烯烴樹脂之中1種或此以上的樹脂,與因應需要的其它成分,並使用亨舍爾混合機(Henschel mixer)、捏揉機、班布里混合機、擠出機等來進行熔融,並均勻地混合之後,成形為丸粒,然後將所獲得的丸粒成形物,進行微粉碎使具有例如10至500μm,較佳為30至300μm之範圍的粒徑。 粉體型聚烯烴接著劑組成物,又亦可藉由下述而調製:將上述改質聚烯烴樹脂之中1種或此以上的樹脂成形為丸粒,接著與經微粉碎的粉體樹脂,與其它的成分混合。
作為能使用在上述接著劑組成物的調製中之,因應需要的其它成分,例如,可舉:無機填料、防蝕顏料、著色顏料、體質顏料、染料、抗氧化劑、光穩定劑、紫外線吸收劑等、及其它的樹脂成分(例如,丙烯酸樹脂、胺基甲酸酯樹脂、環氧樹脂、醇酸樹脂、苯氧基樹脂、石油樹脂、天然橡膠等)等。
在本發明之製造方法中,當使用聚烯烴接著劑組成物,在環氧底塗層之上形成第2聚烯烴接著層時,該第2聚烯烴接著層是被形成在鋼管側。本質上,由於聚烯烴接著層具有聚烯烴結構,因此與例如環氧樹脂等相比,化學上更為惰性。因此,在聚烯烴被覆鋼管的外面,在有著不存在聚烯烴樹脂層的間隙部位的情況下,比較聚烯烴接著層為最外層的情況,與環氧樹脂為最外層的情況,是聚烯烴接著層為最外層的情況防蝕性變高。
例如,在日本特開2006-247887號公報等所記載般的T字模法來說,一般是從T字模共擠出已加熱熔融的聚烯烴樹脂層及接著層而設置。在該方法來說,須一邊使得被共擠出的聚烯烴樹脂相及接著層的1/3至2/3左右疊合一邊螺旋狀地捲繞,但此際有下述狀況:因在該疊合部殘存空氣造成的空隙部螺旋狀地形成。該空隙部會是環氧底塗層,與聚烯烴樹脂層及接著層未呈接著的部分。經加熱熔融的聚烯烴樹脂層及接著層被捲繞至鋼管之後,以水進行冷卻使固化。於此際,因冷卻收縮而產生應力,對與聚烯烴接著層密接著的環氧底塗層雖會施加大的應力,但不會對未呈接著的部分施加應力。其結果,在該空隙部附近,在環氧底塗層產生因應力造成的應變,有在環氧底塗層產生裂痕之虞。當產生了這樣的裂痕時,有鏽從該裂痕產生之虞。當鏽以該裂痕為起點產生時,即便是在最表層形成有聚烯烴被覆層的部位,腐蝕亦會從鋼管外面側進行。因此,在被要求跨度數十年的長期間使用的鋼管,儘管設好了防蝕性優良的聚烯烴被覆層,亦有無法獲得充分防蝕性能之虞。
相對於此,當把第2聚烯烴接著層形成在環氧底塗層之上時,由於將聚烯烴接著組成物塗裝在鋼管側,第2聚烯烴接著層是被設在鋼管側。因此,能夠避免產生如上述般之,環氧底塗層與聚烯烴接著層未密接著的部位。又,在本發明之製造方法來說,由於能夠在低於聚烯烴層熔點的溫度條件下,形成聚烯烴被覆層,因此就算在其後進行了冷卻的狀況,亦能夠減輕因聚烯烴層的收縮造成的應力,並能夠抑制環氧底塗層產生裂痕。由此而有能夠獲得優良防蝕性等的優點。
在本發明之製造方法中,當形成第2聚烯烴接著層時,較佳是在塗裝聚烯烴接著劑組成物後,加熱被塗裝的鋼管,而形成第2聚烯烴接著層。加熱溫度能夠取決於聚烯烴接著劑組成物中所含的成分及塗料形態、及進行被覆之鋼管的種類及大小等而適宜選擇。例如,當使用粉體型聚烯烴接著劑組成物時,較佳為在80至180℃下加熱1至20分鐘,當使用溶劑型聚烯烴接著劑組成物時,較佳為在90至200℃下加熱1至20分鐘。又,當使用粉體型聚烯烴接著劑組成物時,更佳為在塗裝前先將鋼管在80至180℃下加熱好1至20分鐘。
因應需要所形成的第2聚烯烴接著層,膜厚較佳為50至2,000μm的範圍內,更佳為100至1,000μm的範圍內。因著聚烯烴接著層的膜厚在上述範圍內,在鑄造時或前處理時,能夠填補產生在被塗物,即鋼管表面,的凹凸部,並能使防蝕性提升。又,環氧底塗層與聚烯烴層的牢固接著成為可能。
聚烯烴被覆層形成步驟 本發明中的聚烯烴被覆層形成步驟是藉由對上述鋼管的外面側,螺旋狀地捲繞聚烯烴帶狀物以形成不相同的段,而形成聚烯烴被覆層的步驟。 被螺旋狀地捲繞的聚烯烴帶狀物,具有著聚烯烴層及第1聚烯烴接著層。而且,在聚烯烴被覆層形成步驟中,對向於鋼管的外側面,捲繞第1聚烯烴接著層使得第1聚烯烴接著層的至少一部分與上述鋼管的外側面接觸。 進一步,在本發明中,在該聚烯烴被覆層形成步驟中,其特徵在於:已捲繞至鋼管的聚烯烴帶狀物,依次藉由第1軋輥,即圓筒軋輥及第2軋輥,即多段圓筒軋輥被壓接,而且上述多段圓筒軋輥是具有2或此以上具直徑各不相同之輥部的軋輥,各輥部分別是壓接被捲繞之段不相同的聚烯烴帶狀物。
被螺旋狀地捲繞聚烯烴帶狀物的上述鋼管的外面側的最表面,是在上述環氧底塗層形成步驟所形成的環氧底塗層,或是因應需要所形成的第2聚烯烴接著劑層之任一者。螺旋狀地捲繞聚烯烴帶狀物的鋼管的外側面,當設有第2聚烯烴接著層時為第2聚烯烴接著層,另一方面,當未設有第2聚烯烴接著層時為環氧底塗層。
在本發明中,聚烯烴帶狀物是對鋼管的外面側,被螺旋狀地捲繞以形成不相同的段。圖1及2分別是示意性地顯示在本發明之製造方法的1態樣中,對鋼管的外面側螺旋狀地捲繞聚烯烴帶狀物的斜視方向說明圖。又,圖3示意性地顯示在本發明之製造方法中,對鋼管的外面側螺旋狀地捲繞聚烯烴帶狀物的截面方向說明圖。再者,在圖1及2中,簡化聚烯烴帶狀物來顯示。圖1及2的聚烯烴帶狀物3具有聚烯烴層7及第1聚烯烴接著層5。
圖4是示意性地顯示,螺旋狀地捲繞聚烯烴帶狀物以形成不相同的段所形成的聚烯烴被覆層中之,聚烯烴帶狀物重疊部的管長方向截面結構的圖。圖4顯示,捲繞使得聚烯烴帶狀物3重疊成三層而形成聚烯烴被覆層9的例子。
如圖3所示般,被捲繞在鋼管的聚烯烴帶狀物,首先,藉由第1軋輥,即圓筒軋輥11被壓接。圓筒軋輥11亦具有下述作用:把所供給的聚烯烴帶狀物3之第1聚烯烴接著層5的方向,變更為對於鋼管的外面側是對向的方向。圓筒軋輥可為任意形狀,例如,可具有具均勻直徑的輥部,又,亦可具有2或此以上具直徑各不相同的輥部。圓筒軋輥較佳具有具均勻直徑的輥部。圓筒軋輥之輥部的軸方向長度,可因應使用的聚烯烴帶狀物的寬度而適宜選擇。
作為在本發明中較佳的1態樣,可舉在對鋼管的外面側捲繞聚烯烴帶狀物之際,聚烯烴帶狀物受到加熱的態樣。在此態樣中,聚烯烴帶狀物3,亦可在與圓筒軋輥11接觸之前被加熱。此情況時聚烯烴帶狀物3的加熱,可藉由熱風供給機構(例如乾燥機)等通常可用的機構進行加熱。
又,聚烯烴帶狀物3亦可在與圓筒軋輥11接觸之際受到加熱。在此情況時之聚烯烴帶狀物3的加熱,例如可藉由加熱圓筒軋輥11而進行。圓筒軋輥11的加熱,例如,可藉由在圓筒軋輥11的內部設置加熱構件(加熱器等),從內部加熱圓筒軋輥11而進行。又,亦可藉由使用一般的加熱構件從外部側加熱圓筒軋輥11而進行。
聚烯烴帶狀物的加熱溫度,可因應構成聚烯烴帶狀物的聚烯烴層及/或第1聚烯烴接著層的構成成分、及厚度等形狀而適宜選擇。作為加熱溫度的具體例,例如可為100至150℃,較佳為110至140℃,進一步較佳為115至135℃。
藉由第1軋輥,即圓筒軋輥11而被壓接的聚烯烴帶狀物3,接著藉由第2軋輥,即多段圓筒軋輥13而被進一步壓接。然後,在本發明中的多段圓筒軋輥13,具有2或此以上具直徑各不相同的輥部。圖5是示意性地顯示被捲繞在鋼管的聚烯烴帶狀物3藉由多段圓筒軋輥13被壓接的說明圖。在圖5所示的態樣中來說,螺旋狀地捲繞聚烯烴帶狀物3以形成不相同的段(2段),然後被捲繞的聚烯烴帶狀物3藉由圓筒軋輥11被壓接之後,藉由具有2個輥部(輥部21及輥部23)的圓筒軋輥13被壓接。藉由具有2個輥部的多段圓筒軋輥13來壓接聚烯烴帶狀物,藉此,透過高低差所形成的聚烯烴帶狀物之各個段就能以有效壓力進行壓接。
圖6與圖5同樣地是示意性地顯示,被螺旋狀地捲繞以形成不相同的段(2段)的聚烯烴帶狀物3,藉由多段圓筒軋輥13被壓接的說明圖。在圖6中來說,多段圓筒軋輥13所具有之,具直徑各不相同的輥部21及23是以未直接連結著的狀態分別保持著的態樣。在本發明中,條件是各輥部能夠有效地壓接被捲繞以形成不相同的段的聚烯烴帶狀物,而多段圓筒軋輥13所具有之具直徑各不相同的輥部21及23,亦能以如圖6所示般,以未被直接連結著的狀態分別保持。
圖7是示意性地顯示,被螺旋狀地捲繞以形成不相同的段(3段)的聚烯烴帶狀物3,藉由多段圓筒軋輥13被壓接的說明圖。在螺旋狀地捲繞聚烯烴帶狀物之際能夠形成之段的數量,能夠因應聚烯烴帶狀物具有的聚烯烴層的厚度,及形成的聚烯烴被覆層的厚度,在2段或此以上的範圍適宜選擇。該段的數量,例如可為2至8段,較佳可為2至6段,進一步較佳可為2至4段。
圖8是示意性地顯示,在先前的製造方法中,被捲繞至鋼管的聚烯烴帶狀物,藉由不具有多段軋輥之,輥部直徑均勻的圓筒軋輥被壓接的說明圖。在這般的先前的製造方法中,要是使用具有均勻直徑之圓筒軋輥來壓接聚烯烴帶狀物,則會有:圓筒軋輥接觸能夠有效地(充分地)進行壓接的部分,和圓筒軋輥不接觸而無法有效地(充分地)進行壓接的部分。尤其如本發明般,使用具有聚烯烴層的聚烯烴帶狀物時,即,並非使用熔融聚烯烴,而是使用片材狀態的聚烯烴時,由於聚烯烴層的形態追隨性低,因此如圖8所示般,在鋼管與聚烯烴帶狀物之間,還有在被重疊的聚烯烴帶狀物與聚烯烴帶狀物之間,產生空隙的可能性高。相對於此,本申請案發明的製造方法來說,由於使用特徵性的多段圓筒軋輥進行壓接,因此能夠充分地壓接聚烯烴帶狀物。藉此,能夠製造具有充分防蝕性能的聚烯烴被覆鋼管。
在本發明之製造方法的1態樣中來說,如圖1所概略說明般,圓筒軋輥11及多段圓筒軋輥13,是與鋼管的管軸方向呈平行方向,且將聚烯烴帶狀物夾在圓筒軋輥11及多段圓筒軋輥13與鋼管表面之間,然後在鋼管的外面,配置聚烯烴帶狀物,使得會形成不相同的段並被螺旋狀地捲繞,並配置使得能夠利用多段圓筒軋輥13的各段來壓接此際產生的高低差。 又,在本發明之製造方法其它的1態樣中,如圖2所概略說明般,圓筒軋輥11是與鋼管的管軸方向呈平行方向,並且多段圓筒軋輥13係與聚烯烴帶狀物的長邊方向呈垂直方向,且將聚烯烴帶狀物夾在圓筒軋輥11及多段圓筒軋輥13與鋼管表面之間,然後在鋼管的外面,配置聚烯烴帶狀物,使得會形成不相同的段並被螺旋狀地捲繞,並配置使得能夠利用多段圓筒軋輥13的各段來壓接於此際產生之高低差。
多段圓筒軋輥可採任意的形態,條件是:具直徑各不相同的輥部分別能夠有效地壓接被螺旋狀地捲繞以形成不相同的段的聚烯烴帶狀物。作為多段圓筒軋輥的1態樣,例如,可舉多段圓筒軋輥具有的2或此以上的輥部是全部被配置在相同軸的態樣。在此態樣中來說,在配置輥部的軸與各輥部之間,亦可存在軸承。作為軸承,例如,可舉:滾動軸承、流體軸承等。作為滾動軸承的具體例,例如,可舉:滾珠軸承、滾子軸承、滾針軸承、滾錐軸承(tapered roller bearing)等。藉由在軸與各輥部之間存在軸承,而具直徑各不相同的各輥部,有著能夠有效地壓接聚烯烴帶狀物的優點。
在多段圓筒軋輥所具有之2或此以上的輥部,其等全部被配置在相同軸的態樣中,在各輥部之間亦可存在墊圈(washer)。作為墊圈的具體例,例如,可舉:平墊圈、圓墊圈、彈簧墊圈、鋸齒墊圈、球形墊圈、波形墊圈等。作為墊圈的材質,例如,可舉:金屬、塑料樹脂、橡膠、矽酮樹脂等。墊圈的厚度,例如可為0.01mm至5.0mm。
多段圓筒軋輥所具有之2或此以上之輥部的材質,例如,可為金屬、塑料樹脂、橡膠、矽酮樹脂等,更具體來說,可舉:不鏽鋼等金屬;胺基甲酸酯樹脂、丙烯酸樹脂、熱塑性彈性體等塑料樹脂;天然橡膠、氯丁二烯橡膠、腈橡膠、乙烯丙烯橡膠等橡膠;硬質矽酮等矽酮樹脂;及該等硬質發泡體;等。圓筒軋輥所具有之輥部的材質亦是為與上述同樣的材質即可。
多段圓筒軋輥所具有之2或此以上之輥部的直徑的差,能夠因應螺旋狀地捲繞的聚烯烴帶狀物之聚烯烴層的厚度等而適宜選擇。例如,當聚烯烴帶狀物之聚烯烴層的厚度為0.2至4.0mm時,2或此以上之輥部的直徑的差,例如可為0.2至8.0mm。又,上述多段圓筒軋輥所具有之2或此以上之輥部的軸方向長度,可因應聚烯烴帶狀物的寬度(聚烯烴帶狀物的短邊方向長度)、重疊在鋼管而螺旋狀地進行捲繞之際之疊合的寬度、次數等而適宜選擇。
其次,針對可使用在聚烯烴被覆層形成步驟中之,聚烯烴帶狀物3的構成進行說明。聚烯烴帶狀物具有第1聚烯烴接著層及聚烯烴層。聚烯烴帶狀物,例如可為片材狀。作為構成聚烯烴層的聚烯烴樹脂,可使用:低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯、直鏈狀低密度聚乙烯、同元聚丙烯、無規聚丙烯、嵌段聚丙烯、聚丁烯、聚甲基戊烯等公知的聚烯烴樹脂。再者,在本發明中,聚烯烴層亦可含有PET樹脂。作為上述聚烯烴樹脂,從硬度、防蝕性能及費用等面,更佳為使用高密度聚乙烯或直鏈狀低密度聚乙烯。
聚烯烴樹脂的熔點並非被特別限定,例如,為聚乙烯時較佳為102至137℃,為聚丙烯時較佳為130至170℃,為聚丁烯時較佳為115至135℃,為聚甲基戊烯時較佳為220至240℃。
作為形成聚烯烴層的聚烯烴樹脂,亦可使用市售品。作為市售品,例如,可舉:日本聚乙烯公司製之Novatec LL系列(直鏈狀低密度聚乙烯)及Novatec HD系列(高密度聚乙烯),還有旭化成化學公司製之Suntec HD系列、Primer Polymer公司製之HI-ZEX系列、Tosoh公司製之Nipolon系列、京葉聚乙烯公司製之KEIYO polyethylene系列,(任一者皆為高密度聚乙烯)等。
上述聚烯烴帶狀物的聚烯烴層,因應需要亦可含有:著色劑、無機填料、防蝕顏料、體質顏料、抗氧化劑、紫外線吸收劑、阻燃材料、抗靜電劑等。作為著色劑,例如,可舉:二氧化鈦、碳黑、氧化鐵、黃色氧化鐵等無機著色顏料;還有種種有機著色顏料,例如,可舉:酞花青藍(phthalocyanine blue)、酞花青綠(copper phthalocyanine green)等酞花青系顔料;偶氮紅、偶氮黃、偶氮橙等偶氮系顔料;喹吖啶酮紅、Cinquasia紅、Cinquasia品紅等喹吖啶酮系顔料;苝紅、苝栗色(perylene maroon)等苝系顔料;咔唑紫、蒽吡啶(anthrapyridine)、黃蒽酮黃(flavanthrone yellow)、異吲哚啉黃、陰丹士林藍(indanthrene blue)、二溴蔥酮紅(dibromanzathrone Red)、蒽醌紅、二酮基吡咯并吡咯(diketo-pyrrolo-pyrrole)等。因上述聚烯烴帶狀物的聚烯烴層包含著色劑,而能夠使在保管時或輸送時等所必需之,鋼管的耐候性提升,而為更佳。上述著色劑,例如,相對於100質量份聚烯烴層的聚烯烴樹脂,例如能夠以0.05至5質量份的範圍使用。
聚烯烴層的厚度較佳為0.2至4.0mm的範圍內,更佳為0.3至3.0mm的範圍內,進一步較佳為0.5至1.5mm的範圍內。聚烯烴層的厚度,能夠因應聚烯烴樹脂的種類、聚烯烴帶狀物的形狀及大小而適宜選擇。
第1聚烯烴接著層能夠藉由對構成上述聚烯烴層的聚烯烴樹脂,塗裝聚烯烴接著劑組成物而形成。作為聚烯烴接著劑,能夠使用可用於形成第2聚烯烴接著層的聚烯烴接著劑組成物。聚烯烴接著劑組成物更佳為包含改質聚烯烴樹脂。藉著塗裝包含改質聚烯烴樹脂的聚烯烴接著劑組成物,而形成包含改質聚烯烴樹脂的第1聚烯烴接著層。
第1聚烯烴接著層的形成是能夠與第2聚烯烴接著層的形成同樣地進行。使用聚烯烴接著劑組成物所形成之第1聚烯烴接著層,膜厚較佳為20至1,000μm的範圍內,更佳為50至500μm的範圍內。 第1聚烯烴接著層的形成,又,亦可藉由將聚烯烴接著層作成與聚烯烴層同樣的片材狀,並與聚烯烴層疊合而進行層合加工而形成。進一步,亦可藉由一邊將聚烯烴層與聚烯烴接著層共擠出一邊積層而形成。
螺旋狀地捲繞聚烯烴帶狀物之際的溫度條件,是可因應構成聚烯烴帶狀物之第1聚烯烴接著層及聚烯烴層的軟化點及/或熔點等而適宜選擇。上述溫度條件較佳為第1聚烯烴接著層的熔點以上,且為聚烯烴層的軟化點以上熔點以下。當構成聚烯烴帶狀物的聚烯烴層為高密度聚乙烯或直鏈狀低密度聚乙烯時,例如,較佳為在鋼管被加熱到50至200℃的狀態下進行,更佳為在被加熱到90至150℃的狀態下進行。上述加熱亦可在捲繞聚烯烴帶狀物之前進行。就此態樣來說,例如,可舉:鋼管被預先加熱之狀態的態樣、或鋼管在設置環氧底塗層之際被加熱而在鋼管殘留有餘熱的狀態的態樣等。又,上述加熱亦可在捲繞了聚烯烴帶狀物之後,藉由任意的機構進行。
藉由上述方法形成了聚烯烴被覆層之後,因應需要,亦可使用構成上述聚烯烴層的樹脂成分進行修補作業。例如,可舉:對於露出了最外層以外的層(例如,環氧底塗層等)的部分,使用例如熱槍、熔射槍等熱機器,使構成上述聚烯烴層的樹脂成分(例如,由構成上述聚烯烴層的樹脂成分所構成之,熔接棒(welding rod)、粉末狀樹脂、樹脂丸粒等)溶出,藉此進行補修的態樣等。
本發明之製造方法有下述這樣的優點:能夠不伴隨高價的鋼管被覆設備費用,並帶有良好生產率地製造具有良好防蝕性能的聚烯烴被覆鋼管。藉由使用本發明之製造方法,能夠不設置在T字模法所必需的,聚烯烴熔融機構、熔融聚烯烴擠出機構及被覆樹脂層冷卻機構等,而製造具有優良防蝕性能的聚烯烴被覆鋼管。在這樣的本發明來說,由於使用具有聚烯烴接著層及聚烯烴層的聚烯烴帶狀物來進行被覆,因此能夠防範聚烯烴接著層及聚烯烴層的膜厚變得不均勻。又,因使用具有聚烯烴接著層及聚烯烴層之聚烯烴帶狀物,被覆步驟變得簡便,且能夠降低被覆所需的設備費用及步驟時間。 [實施例]
藉由以下實施例進一步具體地說明本發明,但本發明並非被限定於該等。實施例中,除非另有說明,「份」及「%」是依據質量基準。
實施例1 延性鑄鐵管的前處理 對外徑120mm、內徑105mm之延性鑄鐵管的外表面施行了珠粒噴擊處理之後,進行鋅熔射處理。在內面施行了灰漿處理。
環氧底塗層的形成 在施行有上述表面處理之延性鑄鐵管的外表面,將溶劑環氧底塗組成物(日本Paint底塗(Nippei primer)No.277;Nipponpaint Industrial Coatings公司製)進行噴霧塗裝使得乾燥膜厚成為60μm,接著在180℃下加熱5分鐘,而形成了環氧底塗層。
第2聚烯烴接著層的形成 將形成有上述環氧底塗層之延性鑄鐵管表面,利用升溫爐加熱至鑄鐵管表面成為130℃止,然後,把粉體型聚烯烴接著劑組成物(包含乙烯-馬來酸酐-丙烯酸甲酯共聚物:Rexpearl ET530H)進行靜電塗裝使得膜厚成為500μm。再次利用升溫爐加熱至130℃止,形成了第2聚烯烴接著層。
聚烯烴帶狀物的製作 在作為聚乙烯之Novatec HD HE122R(日本聚乙烯公司製之高密度聚乙烯),以聚乙烯:母料=94:6摻合有作為著色劑之Dye color master PE-M AZ90086(大日精化工業公司製之碳黑母料(masterbatch);相對於60質量份樹脂包含40質量份碳黑)而成者,將其加工並製作為厚度1mm、寬度120mm的片材狀。把做好的片材(聚烯烴層)捲繞在3inch的紙管而完成為輥狀。 又,把作為聚烯烴接著層的Rexpearl ET530H(日本聚乙烯公司製,乙烯、馬來酸酐及丙烯酸甲酯的共聚物),加工為厚度0.2mm、寬度120mm的片材狀,並完成為輥狀。 其次,將該等片材進行加熱層合加工,製作了積層有聚烯烴接著層與聚烯烴層之二層一體片材(聚烯烴帶狀物:寬度120mm,整體的厚度1.2mm(聚烯烴接著層0.2mm、聚烯烴層1.0mm))。
聚烯烴被覆層的形成 把形成有第2聚烯烴接著層的延性鑄鐵管預先加熱至130℃。利用以下所示方法,對該鋼管的外面,把聚烯烴帶狀物(疊合有聚烯烴接著層與聚烯烴層的二層一體片材)螺旋狀地被覆至鑄鐵管表面的第2聚烯烴接著層之上。 在被覆之際,相對於鑄鐵管的管軸方向(管長方向)傾斜6度而把聚烯烴帶狀物之短邊方向端部接著層按壓於鑄鐵管表面,並且一邊使鑄鐵管旋轉一邊螺旋狀地捲繞聚烯烴帶狀物。此際,為了向管軸方向輸送,以手動使鑄鐵管一邊旋轉一邊向管軸方向移動而進行。 以熱風加熱上述聚烯烴帶狀物使得表面溫度成為120至130℃,將短邊方向端部接著層按壓至延性鑄鐵管之後,一邊將聚烯烴帶狀物較原本長度拉長0至10%,一邊螺旋狀地捲繞至鑄鐵管使得在短邊方向上相互重疊80mm左右。再者,所謂0%拉長是表示在聚烯烴帶狀物的長度不變化的範疇來拉伸並捲繞至鋼管。 上述聚烯烴帶狀物的寬度為120mm,重疊部分為80mm,因此聚烯烴帶狀物重疊3層而被被覆,藉此形成聚烯烴被覆層。 在上述聚烯烴帶狀物的捲繞來說,如圖3所示,使用圓筒軋輥11(直徑40.0mm、軸方向長度130.0mm)及多段圓筒軋輥13,依次壓接已螺旋狀地捲繞的聚烯烴帶狀物。作為多段圓筒軋輥13,使用了具有3個具不相同的直徑之輥部,且該等輥部全部被配置在相同軸的多段圓筒軋輥。該多段圓筒軋輥具有的3個輥部的直徑及軸方向長度分別是直徑40.0mm/軸方向長度40.0mm、直徑42.0mm/軸方向長度39.9mm、及直徑44.0mm/軸方向長度39.9mm。又,在多段軋輥之各輥部與軸之間來說,配置滾珠軸承,在該等3個輥部之間(2部位)來說配置了厚度為0.1mm的墊圈。 如此進行,獲得聚烯烴被複層的厚度為4.1mm((接著層的厚度:0.5mm)+(聚烯烴帶狀物的厚度:1.2mm)×3)的聚烯烴被覆鋼管。
實施例2 除了在形成聚烯烴被覆層之前,不形成第2聚烯烴接著層以外,係與實施例1同樣地進行,獲得了聚烯烴被複層的厚度為3.6mm的聚烯烴被覆鋼管。
實施例3 除了將第2聚烯烴接著層令為膜厚50μm,並把聚烯烴帶狀物之聚烯烴接著層的厚度令為50μm以外,係與實施例1同樣地進行,獲得了聚烯烴被複層的厚度為3.2mm的聚烯烴被覆鋼管。
比較例1 除利用粉體塗裝來製作了聚烯烴層以外,係藉由與實施例1同樣的方法來製造了聚烯烴被覆鋼管。 以與實施例1同樣的程序獲得形成有聚烯烴接著層的延性鑄鐵管。把所獲得之形成有聚烯烴接著層的鑄鐵管加熱至130℃,使用靜電塗裝機塗裝聚乙烯粉體,即Flothene F01029黑(住友精化公司製,平均粒徑D50為170μm的直鏈狀低密度聚乙烯粉體)使得膜厚成為1mm。將此塗裝步驟重複3次,進行塗裝至膜厚成為3mm,並加熱至130℃而獲得聚烯烴層被覆鋼管。 藉由比較例1的方法所形成之聚烯烴層,即聚乙烯層,確認到在被覆表面中,存在許多因塗裝時被捲入的空氣導致的氣泡。確認聚乙烯層的截面時,在該截面亦確認到有很多氣泡。
比較例2 除使用了不具有段之具大致均勻之直徑的通常的圓筒軋輥(直徑40.0mm、軸方向長度130.0mm)代替多段圓筒軋輥以外,係與實施例1同樣地進行,獲得了聚烯烴被複層的厚度為4.1mm的聚烯烴被覆鋼管。
針對藉由上述實施例及比較例所製造出的聚烯烴被覆鋼管,進行以下評價。將評價結果顯示於下述表。
所獲得之聚烯烴被覆鋼管的外面的外觀評價 按照下述基準來目視評價聚烯烴被覆鋼管的外面的外觀。 ○:無氣泡等缺陷 △:稍微可見氣泡等缺陷 ×:整面可見氣泡等缺陷
密接性試驗(剝離強度試驗方法) 準據JIS G 3477的規定進行了試驗。 利用鋸管機將所獲得之聚烯烴被覆鋼管切割為長度50mm,並在聚烯烴被覆層,利用截切刀把劃入到達鋼管基質為止的劃痕,沿著圓周方向切入10mm寬度。使被覆層的一部分剝離,將此部分設為夾具夾持部,以剝離角90度、剝離速度10mm/分將被覆層從鋼管剝下,測定剝離強度。再者,測定機器使用荷重測定器LTS-200N-S100(Minebea公司製),在環境溫度25℃下實施。 把測定出的剝離強度為1kgf/cm以上時評價為「○」,低於1kgf/cm時評價為「×」。
鎚擊試驗(hammering test) 以鎚子輕輕敲擊所獲得之聚烯烴被覆鋼管表面,按照下述基準來評價在鋼管與聚烯烴被覆層之間及聚烯烴被覆層之間是否殘存氣泡(空氣層)。 ○:高音且很響(無殘存氣泡(空氣層)) ×:變成悶音而不響(殘存氣泡(空氣層))
硬度評價(壓入深度試驗方法) 準據JIS G 3477的規定進行了試驗。 對所獲得之聚烯烴被覆鋼管,按壓端面為光滑的直徑1.8mm(截面積2.5mm2
)的金屬釘,並以整體加重10N/mm2
來測定了壓入深度。壓入來說,是在安裝有加工為前述形狀的金屬釘的鋁板裝載砝碼使得整體計成為2.5kg,並以導桿支撑使得金屬釘按壓聚烯烴層,並在環境溫度23±2℃下,在24小時後利用深度計測定了壓入深度。 把測定出的壓入深度之値低於3mm時評價為「○」,為3mm以上時評價為「×」。
防蝕性評價及長期防蝕性評價(被覆層電阻測定) 在本發明中,測定被覆層電阻作為被覆於鋼管外面之聚烯烴被覆層(被覆層)的電阻值,而作為所獲得之聚烯烴被覆鋼管的防蝕性的評價。 圖9是示意性地顯示被覆層電阻之測定裝置的圖。藉由被覆層電阻測定法(高電阻計法)測定被覆層電阻值(每單位面積的聚烯烴被覆層的電阻值),能夠評價聚烯烴被覆層具有的腐蝕電流屏蔽機能,即聚烯烴被覆層的屏蔽性。再者,聚烯烴被覆層的被覆層電阻值越高越能夠屏蔽水等極性分子,意味防蝕性優良。 在圖9中,把具有聚烯烴被覆層(41)的鋼管(42)配置於測定電池單元(43),並在測定電池單元(43)內填充試驗液(鹽水或離子交換水)(44)。測定電池單元(43)具備鉑電極(45),鉑電極(45)及鋼管(42)是與高電阻計(48)電性連接。又,測定電池單元(43)具備溫度感測器(46),溫度感測器(46)是與溫度計(47)電性連接。溫度計(47)及高電阻計(48)是與電子計算機(49)電性連接。 基於從溫度感測器(46)及溫度計(47)獲得的溫度資訊,透過電子計算機(49),使用恆溫槽或加熱器(在圖9中為簡化而省略)等加熱機構將測定電池單元(43)內的溫度在30℃至70℃之間維持恆定。使用電源(在圖9中為簡化而省略)在鋼管(42)與電極(45)之間施加電壓,基於關於來自高電阻計(48)的電壓及電流的情報,而使用電子計算機(49)來決定聚烯烴被覆層的被覆層電阻值。
藉由上述實施例等獲得之聚烯烴被覆鋼管的被覆層電阻的測定係如下述進行。 使用圖9示意性地顯示之被覆層電阻的測定裝置來測定被覆層電阻。在圖9中,具有聚烯烴被覆層(41)的鋼管(42)相當於把所獲得之聚烯烴被覆鋼管切出7cm見方的而成的試驗片,高電阻計(48)使用6517AELECTROMETER/HIGH RESISTANCE METER (KEITHLEY公司製)。 再者,測定電池單元是內徑4cm的壓克力管(acrylic tube),且前述測定電池單元的底部是施行有配合了鋼管之曲率半徑的加工。又,聚烯烴被覆層與試驗液的接觸面積為12.56cm2
,且在測定電池單元與聚烯烴被覆層之間具備矽製之橡膠圈使得試驗液不漏出。 測定條件是如以下。 將上述試驗片設置於測定電池單元,其後,將50mL試驗液(0.1M的NaCl水溶液)注入至測定電池單元。將測定電池單元配置於恆溫槽(40℃),將電池單元內的液溫維持在40℃。 在試驗片與電極之間施加50V的交流電壓(波高:±50V,波長:1分的矩形波脈衝)1分鐘,測定了被覆層電阻值(108
Ω・m2
)。把5次測定後的平均値令為被覆層電阻值。 把初期的被覆層電阻值大於108
Ω・m2
時評價為「防蝕性○」,小於108
Ω・m2
時評價為「防蝕性×」。 又,算出以下所示之被覆層的比電阻值作為長期防蝕性,按照下述基準進行了評價。把所獲得之聚烯烴被覆鋼管保管在25℃,與上述同樣地測定保管後第70日、第100日的被覆層電阻值,並將第100日的被覆層電阻值除以第70日的被覆電阻值而得出的値令為比電阻值。比電阻值為80%以上評價為「長期防蝕性○」,低於80%評價「長期防蝕性×」。
[表1]
藉由本發明之製造方法所獲得之聚烯烴被覆鋼管任一者,被覆表面(外面)的外觀皆良好。進一步,密接性及硬度亦良好。 藉由比較例1所獲得之聚乙烯被覆鋼管,在藉由粉體塗裝進行的聚烯烴層形成時,空氣被捲入,而在表面上處處可見氣泡。又,所獲得之聚烯烴層,確認到:由於主要是以直鏈狀-低密度聚乙烯所構成,因此壓入深度的値大,硬度低。又,在聚烯烴層存在氣泡,而會吸收水分,可想見觀察到電阻值的減少。這可認為是:當長期間埋設鋼管時,可能成為引起因水分造成的腐蝕的原因。 又,藉由比較例2所獲得之聚乙烯被覆鋼管,因為如圖8般一邊捲入空氣一邊被覆聚乙烯帶狀物,處處可見未密接於鋼管的部分,可想見會變成無法達成被覆層原來的作用的被覆狀態。 相對於此,藉由實施例1至3所獲得之聚乙烯被覆鋼管任一者,皆是聚乙烯帶狀物無氣泡地密接在鋼管,且在各評價試驗顯示優良的被覆層的狀態,能夠期待在鋼管的被覆層所需求之對於腐蝕的長期保護能力。 產業上之可利用性
藉由使用本發明之製造方法,不設置以T字模法所必需的聚烯烴熔融機構、熔融聚烯烴擠出機構及被覆樹脂層冷卻機構等,即可製造出具有優良防蝕性能的聚烯烴被覆鋼管。本發明之製造方法有下述這樣的優點:能夠不伴隨高價鋼管被覆設備費用,而以良好生產率來製造具有良好防蝕性能的聚烯烴被覆鋼管。
1‧‧‧具有環氧底塗層的鋼管
3‧‧‧聚烯烴帶狀物
5‧‧‧第1聚烯烴接著層
7‧‧‧聚烯烴層
9‧‧‧聚烯烴被覆層
11‧‧‧圓筒軋輥(第1軋輥)
13‧‧‧多段圓筒軋輥(第2軋輥)
21‧‧‧輥部
23‧‧‧輥部
25‧‧‧輥部
31‧‧‧圓筒軋輥
41‧‧‧聚烯烴被覆層
42‧‧‧鋼管
43‧‧‧測定電池單元
44‧‧‧鹽水或離子交換水
45‧‧‧電極
46‧‧‧溫度感測器
47‧‧‧溫度計
48‧‧‧高電阻計
49‧‧‧電子計算機
圖1是示意性地顯示:在本發明之製造方法的1態樣中,對鋼管的外面側螺旋狀地捲繞聚烯烴帶狀物的斜視方向說明圖。 圖2是示意性地顯示:在本發明之製造方法的1態樣中,對鋼管的外面側螺旋狀地捲繞聚烯烴帶狀物的斜視方向說明圖。 圖3是示意性地顯示:在本發明之製造方法中,對鋼管的外面側螺旋狀地捲繞聚烯烴帶狀物的截面方向說明圖。 圖4是示意性地顯示:在本發明之製造方法中,螺旋狀地捲繞聚烯烴帶狀物以形成不相同的段所形成之聚烯烴被覆層中之,聚烯烴帶狀物的重疊部在管長方向截面結構的圖。 圖5是示意性地顯示:在本發明之製造方法中,捲繞在鋼管的聚烯烴帶狀物藉由多段圓筒軋輥而被壓接的說明圖。 圖6是示意性地顯示:在本發明之製造方法中,捲繞在鋼管的聚烯烴帶狀物藉由多段圓筒軋輥而被壓接的說明圖。 圖7是示意性地顯示:在本發明之製造方法中,捲繞在鋼管的聚烯烴帶狀物藉由多段圓筒軋輥而被壓接的說明圖。 圖8是示意性地顯示:在先前的製造方法中,捲繞在鋼管的聚烯烴帶狀物藉由圓筒軋輥被壓接的說明圖。 圖9是示意性地顯示:測定被覆層之電阻值之裝置的圖。
Claims (10)
- 一種製造方法,其係聚烯烴被覆鋼管之製造方法,前述製造方法包含下述步驟: 環氧底塗層形成步驟,係在鋼管的外面形成環氧底塗層,及 聚烯烴被覆層形成步驟,係對前述鋼管的外面側,螺旋狀地捲繞聚烯烴帶狀物以形成不相同的段,藉此來形成聚烯烴被覆層;其中, 前述聚烯烴帶狀物具有聚烯烴層及第1聚烯烴接著層,且在前述聚烯烴被覆層形成步驟中,對向於前述鋼管的外側面,捲繞第1聚烯烴接著層使得第1聚烯烴接著層的至少一部分與前述鋼管的外側面接觸; 在前述聚烯烴被覆層形成步驟中,已捲繞在鋼管的聚烯烴帶狀物是依次藉由圓筒軋輥及多段圓筒軋輥被壓接;以及 前述多段圓筒軋輥是具有2或此以上具直徑各不相同之輥部的軋輥,且前述各輥部分別壓接已被捲繞之段不相同的聚烯烴帶狀物。
- 如請求項1之製造方法,其中在前述環氧底塗層形成步驟及聚烯烴被覆層形成步驟之間,進一步包含: 聚烯烴接著層形成步驟,係把聚烯烴接著劑組成物塗裝至所獲得之環氧底塗層上,而形成第2聚烯烴接著層; 在前述聚烯烴被覆層形成步驟中,對向於前述已被形成在鋼管外側面的第2聚烯烴接著層,捲繞第1聚烯烴接著層,使得第1聚烯烴接著層的至少一部分與前述第2聚烯烴接著層接觸。
- 如請求項1或2之製造方法,其中前述多段圓筒軋輥所具有之2或此以上的輥部,其等是全部被配置在相同軸。
- 如請求項1或2之製造方法,其中前述聚烯烴層具有0.2至4.0mm的厚度。
- 如請求項1或2之製造方法,其中前述多段圓筒軋輥所具有之2或此以上的輥部,其等之直徑的差分別為0.2至8.0mm。
- 如請求項1或2之製造方法,其中前述第1聚烯烴接著層包含改質聚烯烴樹脂,該改質聚烯烴樹脂是乙烯與下述單體的共聚物,前述單體係選自於由具有不飽和雙鍵的羧酸、具有不飽和雙鍵的羧酸的酐、(甲基)丙烯酸烷基酯及乙酸乙烯酯構成的群組之1種或此以上的單體。
- 如請求項1或2之製造方法,其中前述環氧底塗層是塗裝環氧底塗組成物所形成的層,該環氧底塗組成物包含黏結劑環氧樹脂及硬化劑。
- 如請求項1或2之製造方法,其中在前述聚烯烴被覆層形成步驟中,在前述對鋼管的外面側捲繞聚烯烴帶狀物之際,前述聚烯烴帶狀物受到加熱。
- 如請求項1或2之製造方法,其中前述聚烯烴帶狀物的捲繞是在鋼管已被加熱到50至200℃的狀態下進行。
- 如請求項1或2之製造方法,其中前述聚烯烴帶狀物包含著色劑。
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